NO168711B - Fremgangsmaate ved fremstilling av formgitte hydrogelgjenstander. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av formgitte hydrogelgjenstander, fortrinnsvis en myk kontaktlinse, ved forming av en polymer blanding som innbefatter en større mengde av idet minste en hydroksyakrylatmonomer og en mindre mengde av en eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer, som er kopolymerserbar med denne, et kryssbindingsmiddel, og fra 20 til 95 volum-& av et inert, vann-utvekselbart fortynningsmiddel.

Myke kontaktlinser av hydrogeltypen har tradisjonelt blitt fremstilt enten ved dreiing eller spinnestøping. Ved dreiingsfremgangsmåten kuttes et linseemne eller en linse-knapp av en i det vensentlige vannfri hydrofil polymer (xerogel) mekanisk og poleres til en linseform på en fin-dreiebenk, og bringes deretter i kontakt med vann eller saltvannsoppløsning for å hydrere polymeren og danne den ønskede hydrogellinsen. Den mekaniske delen av dreieprosessen tilsvarer den som benyttes ved fremstilling av konvensjonelle hårde kontaktlinser, bortsett fra at man må ta hensyn til sveilingen av linsen under hydrering av polymeren.

Ved spinnestøpefremgangsmåten plasseres en liten mengde hydrofil monomer i en konkav, optisk polert form, og formen roteres mens monomerene polymeriseres slik at man får en xerogel linse. De to optiske overflatene av linsen dannes samtidig under polymerisasjonen, den ytre overflaten formes av den konkave formoverflaten, og den indre overflaten formes ved den samtidige innvirkningen av sentrifugalkraften som genereres ved den roterende formen og overflatespen-ningen for polymerisasjonsblandingen. Linsen som derved fremstilles bringes i kontakt med vann eller saltvanns-oppløsning for å hydrere polymeren og danne en hydrogellinse som i tilfellet med en dreiekuttet linse.

Fremgangsmåten for fremstilling av myke hydrogellinser, både med dreiing og spinnestøping, representerer et problem i den forstand at når den hydrofile linsen hydreres finner det sted betydelig utvidelse av linsen, og utvidelsesgraden er ikke alltid konstant eller forutsigelig fra linse til linse. I tilfellet med dreiekuttede linser kan variable spenninger i xerogelpolymer-emnet forårsake forskjeller i optiske egenskaper for den endelige hydrogellinsen. I tilfellet med spinnestøping vil 1inse-egenskapene som regel være mer uniforme, men variasjoner kan innføres ved forskjeller i polymerisasjonshastighet eller -betingelser.

For å unngå problemene som oppstår ved hydrering av en linse som opprinnelig er fremstilt som en vannfri hydrofil xerogel har det, med varierende hell, vært gjort forsøk på å frem-stille linser direkte i den ekspanderte geltilstanden. Bestrebelser i denne retning har generelt ikke vært vel-lykkede ved fremstilling av hydrogelkontaktlinser av høy kvalitet og fremgangsmåten er ikke anvendt kommersielt.

U.S. patent 3.220.960 (Re. 27.401) foreslår direkte støping av hydrogelkontaktllnse ved kopolymerisering av en hydrofil monomer i vandig oppløsning med et kryssbindingsmiddel, slik at man får en elastisk, myk, transparent hydrogellinse. Egnede hydrofile monomerer innbefatter estere av akrylsyre og metakrylsyre med alkoholer- som har hydrofile grupper.

U.S. patent nr. 3.660.545 beskriver spinnestøping av myke kontaktlinser ved polymerisasjon av en blanding av en hydrofil monomer med vann, eller et vannblandbart opp-løsningsmiddel. Organiske oppløsningsmidler som er lett oppløselige i vann som f.eks. en vannoppløselig lavere alifatisk alkohol, eller en flerverdig alkohol som f.eks. glykol, glyserol, dioksan o.l., beskrives som egnede oppløsningsmidler. Oppløsningsmiddelinnholdet i polymerisasjonsblandingen anbefales å være mellom 5 og 50, og fortrinnsvis mellom 15 og 40 vekt-&. Oppløsningsmiddelinnholdet tilveiebringes for å sikre at polymerisasjonsblandingen vil utgjøre en enkelt fase gjennom hele polymerisasjonen, og at den polymeriserte linsen fremdeles vil svelle betydelig når oppløsningsmiddelet erstattes med vann.

U.S. patent nr. 3.699.089 beskriver spinnestøping av myke kontaktlinser ved polymerisasjon av hydrofile monomerer i nærvær av et vann-blandbart oppløsningsmiddel under i det vesentlige vannfrie betingelser. Foreslåtte oppløsnings-midler er etylenglykol, glyserol, formamid, dimetylformamid, dimetylsulfoksyd, glykolesterne av melkesyre og flytende polyetylenglykoler. Oppløsningsmiddelinnholdet i polymerisasjonsblandingen anbefales å ligge betydelig over det endelige likevektsnivået av vann i hydrogelen, slik at støpelinser krymper når oppløsningsmiddelet erstattes med vann.

U.S. patent nr. 3.780.003 vedrører polymerer av alkoksy- og hydroksyalkylakrylater og -metakrylater og, selv om den ikke spesifikt vedrører fremstillingen av kontaktlinser, beskrives det i eksempel II fremstilling av en transparent, kryssbundet gel ved polymerisasjon av en blanding av HEMA og EEMA med 40 volum-Sé tetrahydrofuran.

U.S. patent nr. 4.347.198 beskriver en fremgangsmåte for statisk støping eller forming av kontaktlinser ved polymerisasjon av en blanding av hydrofile og hydrofobe monomerer med fra 5 til 95 vekt-# av et oppløsningsmiddel. Oppløsnings-middelet karakteriseres som et oppløsningsmiddel som ikke hindrer polymerisasjonsreaksjonen eller reaksjonen etter kryssbindingen, og som fortrinnsvis resulterer 1 et transparent polymerisasjonsprodukt. Der hvor monomerene er N-vinylpyrrolidon og metylmetakrylat er oppløsningsmiddelet fortrinnsvis dimetylsulfoksyd og/eller etylenkarbonat, eventuelt med en liten mengde dioksan. Andre foreslåtte oppløsningsmidler innbefatter dimetylformamid, N-metyl-pyrrolidon, dimetylacetamid, og en blanding av etylenglykol og vann.

G.B. patentpublikasjon nr. 2.097.805 beskriver en fremgangsmåte for statisk støping eller forming av myke kontaktlinser ved polymerisasjon av en i det vesentlige vannfri polymerisasjonsblanding av akryl- eller metakrylmonomerer med en vann-utbyttbar ester fremstilt av borsyre og en forbindelse som inneholder tre eller flere hydroksylgrupper. Mengden av borsyreester-fortynningsmiddelet i polymerisasjonsblandingen kontrolleres fortrinnsvis slik at fortynningsmiddelet erstattes i det vesentlige på en 1:1 basis, og linsestør-relsen og formen ikke endres betydelig under utvekslingen av esteren med vann.

Det fremgår fra beskrivelsene i de ovenfornevnte patent-skriftene at egnede oppløsningsmidler eller fortynningsmidler for spesifikke polymerisasjonssystemer er valgt på basis av prøving og feiling i bestrebelsene på å identi-fisere de materialene som ikke innvirker på polymerisasjonsreaksjonen, og som lett kan erstattes med vann etter polymerisasjonen, og som videre gir en hydrogel kontaktlinse som er optisk klar og har gode mekaniske egenskaper.

Det er funnet at, med unntak av borsyreesteren, gir opp-løsningsmidlene eller fortynningsmidlene som er foreslått i tidligere teknikk for bruk ved polymerisasjonen av hydrofile monomerer, ikke HEMA-baserte hydrogelkontaktlinser som har de tidligere nevnte ønskede optiske og mekaniske egenskapene. Mange av disse fortynningsmidlene ifølge kjent teknikk gir linser som er tåkete eller uklare, tilnærmet opake eller virkelig hvite. Andre materialer gir linser som er optisk klare, men som har dårlige mekaniske egenskaper som fremgår en lav modulus for den endelige hydrogellinsen.

Borsyreesterfortynningsmiddelet ifølge G.B. 2.097.805 kan gi en HEMA-basert hydrogelkontaktlinse med gode optiske og mekaniske egenskaper, men visse problemer kan oppstå ved forming av linser med relativt tykt tverrsnitt, dvs. over 1 mm, hvor erstatning av f ortynningsmiddelet med vann ikke finner sted så raskt som i tilfellet med tynnere tverrsnitt. Når den formede linsen som inneholder borsyreesterfortynningsmiddelet plasseres i vann eller saltvannsoppløsning for erstatning av fortynningsmiddelet med vann, vil borsyreesteren raskt hydrolyseres til den flerverdige alkoholen og borsyre. Dersom vannfluksen er høy, som f.eks. i tilfellet med en meget tynn kontaktlinse i omrørt vann, vil borsyren holdes 1 oppløsning under utvekslingsprosessen. Dersom, på den annen side, fluksen av vann er lav, som f.eks. i tilfellet med en linse av tykkere tverrsnitt og/eller i statisk vann, kan borsyren krystalliseres som skarpe nåler inne i hydrogellinsen med negativ virkning både på mekaniske og optiske egenskaper.

Det er følgelig et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for valg av egnede fortynningsmidler for forskjellige hydrofile polymersammensetninger som benyttes ved fremstilling av myke hydrogelkontaktlinser. Det er videre et formål med foreliggende oppfinnelse å definere forskjellige polymerisasjonssystemer som innbefatter et fortynningsmiddel og er egnede for fremstillingen av myke hydrogelkontaktlinser. Nok et formål med foreliggende oppfinnelse er å definere de parametrene for ønskede fortynningsmidler som er nyttige ved fremstillingen av myke HEMA-baserte hydrogelkontaktlinser som har ønskede optiske og mekaniske egenskaper. Disse og andre formål for oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende be-skrivelsen og kravene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fremgangsmåte ved fremstilling av formgitte hydrogelgjenstander, fortrinnsvis en myk kontaktlinse, ved forming av en polymerblanding som innbefatter en større mengde av idet minste en hydroksyakrylatmonomer og en mindre mengde av en eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer, som er kopolymeri-serbar med denne, et kryssbindingsmiddel og fra 20 til 95 volum-# av et inert, vann-utvekselbart fortynningsmiddel, polymerisering av blandingen i det vesentlige til den ønskede konfigurasjonen for den formgitte hydrogelgjenstanden, slik at man oppnår en formgitt gel av en hydrofil polymer og fortynningsmiddelet, og deretter erstattes fortynningsmiddelet med vann, slik at man oppnår den formgitte hydrogelgjenstanden. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at man som fortynningsmiddel anvender en organisk forbindelse eller en blanding av forbindelser som har en viskositet og R-verdi som faller innenfor området A i figur I, hvor viskositeten er fra 100 til 500.000 M Pa sekunder ved 30"C, og hvor R-verdien er fra 0 til 16, bestemt ved Hansen's kohesjonsparametre for fortynningsmiddelet og polymeren ved følgende ligning

hvor Spi, Sni henholdsvis er Hansen's polare- og hydrogen-bindingskohesjonsparametre for polymeren, og Sp2» <$>h2 er °*e tilsvarende parametrene for fortynningsmiddelet.

De hydrofile monomerene innbefatter hydroksyakrylater som f.eks. hydroksyetylakrylat og hydroksyetylmetakrylat, N-vinyllaktamene som f.eks. N-vinylpyrrolidon og blandinger derav. Polymerisasjonsblandingen kan i tillegg inneholde én eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer for å oppnå de ønskede fysikalske egenskapene i produktet, som f.eks. metylmetakrylat, metakrylsyre, styren o.l.

Fortynningsmidler1 som har en viskositet og R-verdi innenfor området A i figur I gir hydrogellinser som har gode optiske og mekaniske egenskaper. Fortynningsmidler som har viskositet og R-verdier som faller utenfor areal A i figur I kan ventes å gi linser som har dårlige optiske og/eller mekaniske egenskaper. Nærmere bestemt er fortynningsmidler som faller innenfor området B i figur I kjennetegnet ved at de generelt gir uønsket lav fysisk styrke. Fortynningsmidler som faller innenfor området C i figur I har typisk dårlig optisk klarhet som kan variere fra tåket til hvit.

Linser fremstilles ifølge foreliggende oppfinnelse med fortynningsmidler valgt ved anvendelse av kjente statiske eller spinnestøpingsfremgangsmåter som tidligere har vært benyttet med andre fortynningsmidler, beskrevet f.eks. i G.B. 2.097.805 og U.S. patent nr. 3.660.545. Figur I viser en semilogaritmisk fremstilling av fortynnings-middelviskositet og R-verdi, som innenfor området A viser fortynningsmidlene som gir akseptable hydrogelkontaktlinser. Figur II er en grafisk fremstilling av Hansen's kohesjon-parametrene 5p og Sn for flere oppløsningsmidler som viser den grad hvori PHEMA-polymeren sveller i hvert oppløsnings-middel, fra disse resultatene bestemmes de tilsvarende kohesjonsparametrene for polymeren.

Betegnelsene "hydrogel" og "hydrogelpolymer" slik de her benyttes refererer til vann-uoppløselige hydrofile polymersammensetninger som inneholder oppsuget vann i en mengde som generelt varierer fra 20 til 95 vekt-# av sammensetningen. Betegnelsen "hydrofil monomer" slik den her benyttes refererer til en polymer som, når den polymeriseres, gir en vannfri hydrofil polymer eller xerogel som er istand til å danne en hydrogel når den utsettes for vann. Foretrukket blant slike monomerer er hydroksyakrylatene som har funnet bred anvendelse ved fremstillingen av myke kontaktlinser.

Spesifikke hydroksyakrylatmonomerer som kan benyttes til å danne hydrofile hydrogelpolymersammensetninger er monomerer av formelen hvor R er hydrogen eller metyl, mest foretrukket metyl, og R2 er en alkylen med 2 til 4 karbonatomer, mest foretrukket 2 karbonatomer. Den mest foretrukne hydroksyakrylatmonomeren og den mest anvendte ved fremstillingen av myke hydrogelkontaktlinser er hydroksyetylmetakrylat (HEMA). Andre slike monomerer innbefatter hydroksyetylakrylat (HEA), hydroksypropylmetakrylat, hydroksypropylakrylat og hydroksytrimety-lenakryloat.

Hydroksyakrylatmonomerene er generelt kopolymerisert med en mindre mengde av én eller flere andre monomerer som enten kan være hydrofile eller hydrofobe, og er valgt for å gi spesifikke kjemiske eller fysiske egenskaper til den resulterende hydrogelkopolymeren. Innbefattet blant slike komonomerer som er beskrevet innenfor tidligere teknikk er isobutylmetakrylat, metakrylsyre, styren, etoksyetylmetakrylat, vinylacetat, metylmetakrylat, N-vinylpyrrolidon, metoksytrietylenglykolmetakrylat, hydroksyetylakrylat, hydroksytrimetyienakrylat og metoksyetylmetakrylat. Alter-nativt kan hovedkomponenten av hydrofil monomer være en N-vinyllaktam, fortrinnsvis N-vinylpyrrolidon, mens den mindre komponenten er en hydroksyakrylatmonomer, fortrinnsvis HEMA, og/eller en eller flere av de ovenfor angitte koraonomerene.

Spesifikke basispolymersammensetninger for representative hydrofile sammensetninger, dvs. formuleringer av primære monomerer som ikke innbefatter kryssbindingsmidler, katalysatorer eller polymerisasjonsinitiatorer, og vanninnholdet i det resulterende produktet, er presentert i tabell I sammen med referansekilden som beskriver polymersammensetningen og dens anvendelse ved fremstillingen av myke hydrogelkontaktlinser. De hydrofile polymerene er fortrinsvis svakt kryssbundet, slik at det dannes et tredimensjonalt nettverk. En liten mengde av et kryssbindingsmiddel, vanligvis fra 0,05 til 2 og oftest fra 0,05 til 1%, av en diester eller triester, er innbefattet i polymerisasjonsblandingen. Eksempler på representative kryssbindingsmidler innbefatter: etylen-glykoldiakrylat, etylenglykoldimetakrylat, 1,2-butylendimetakrylat, 1,3-butylendimetakrylat, 1,4-butylendimetakrylat, propylenglykoldiakrylat, propylenglykoldimetakrylat, dietylenglykoldimetakrylat, dipropylenglykoldimetakrylat, dietylenglykoldiakrylat, dipropylenglykoldiakrylat, gly-serintrimetakrylat, trimetylolpropantriakrylat, glyserintri-metakrylat, trimetylolpropantriakrylat, trimetylolpropantri-metakrylat o.l. Typiske kryssbindingsmidler har vanligvis, men ikke nødvendigvis, minst 2 etylenisk umettede dobbelt-bindinger.

Polymerisasjonsreaksjonen innbefatter generelt også en katalysator, vanligvis fra ca. 0,05 til 1#- av en friradikal katalysator. Typiske eksempler på slike katalysatorer innbefatter lauroylperoksyd, benzoylperoksyd, isopropylper-karbonat, azobisisobutyronitril og kjente redokssystemer som f.eks. ammoniumpersulfat-natrium-metabisulf itt-kombinasjonen o.l. Bestråling med ultrafiolett lys, elektronstråle eller en radioaktiv kilde kan også anvendes for å katalysere polymerisasjonsreaksjonen, eventuelt med tilsats av en polymerisasjonsinitiator.

Polymerisasjonen utføres i blanding med et inert, vann-utvekselbart fortynningsmiddel, og i en egnet linseform, slik at polymerisajsonsproduktet er en formgitt, polymergel som inneholder fortynningsmiddelet inne i hulrommene i det polymere nettverket. Denne polymerisasjonsfremgangsmåten er beskrevet i detalj i G.B. 2.097.805 i forbindelse med anvendelsen av et borsyreesterfortynningsmiddel. Fortynningsmidlene som anvendes ved foreliggende oppfinnelse danner ikke krystallinske forbindelser under utvekslingen av fortynningsmiddelet med vann, selv om fluksen av vann er lav som i tilfellet med borsyreesterfortynningsmiddelet. Dersom fortynningsmiddelet har begrenset oppløselighet i vann kan det være nødvendig først å erstatte fortynningsmiddelet med et vannoppløselig oppløsningsmiddel som f.eks. etanol, og deretter erstatte etanolen med vann. Behovet for et slikt mellomvasketrinn oppdages lett for en hvilken som helst fortynningsmiddelsammensetning.

Ifølge foreliggende oppfinnelse velges fortynningsmiddelet som skal brukes ved polymerisasjonsreaksjonen for en hvilken som helst gitt polymersammensetning på basis av Hansen's oppløselighetsparameter for den aktuelle polymeren. Hansen's oppløselighetsparameter 5 uttrykkes vanligvis ved hjelp av tre komponenter (Sn, Sp, 5 d) hvor S^ er hydrogenbindings-kohesjonsparameteren, Sp er polarkohesjonsparameteren, og S^ er dispersjonskohesjonsparameteren. Det er imidlertid funnet at for formålene med foreliggende oppfinnelse er S^ for fortynningsmidlene i det vesentlige konstant, og følgelig har denne parameteren liten betydning når det gjelder å fastslå om et spesielt fortynningsmiddel er egnet for et spesifikt polymersystem. Vurderingen av Hansen's kohesjonsparametre for fortynningsmiddelet kan følgelig reduseres til en to-dimen-sjonal funksjon på basis av Sp og Sn, dette forenkler i stor grad karakteriseringen av fortynningsmiddelet.

Hansen's oppløselighetsparameter, og de individuelle kohesjonsparametrene, kan for en hvilken som helst gitt polymersammensetning bestemmes teoretisk ved hjelp av gruppebidragsfremgangsmåten, eller eksperimentelt ved å bestemme omfanget av polymeroppløseligheten eller svellingen i et antall oppløsningsmidler for hvilke kohesjonsparametrene er kjente. Den eksperimentelle fremgangsmåten betraktes som mer nøyaktig og er følgelig foretrukket. Et eksempel på denne fremgangsmåten til bestemmelse av opp-løselighetsparameteren for to celluloseacetatpolymerer i tre dimensjoner (S^, Sp, Sjj) er gitt på side 243 i Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. , bind 23, nr. 2, 1984, side 240-245. Kohesjonsparametrene for et stort antall vanlige oppløsnings-midler som kan benyttes ved den ekseperimentelle fremgangsmåten er angitt tabellene 5 og 6, side 153-161 i "CRC Hanbook of Solubility Parameters and Other Cohesion Parameters", Allan F. Barton, CRC Press Inc., 1983 ("CRC Handbook"). Det bør refereres til teksten i "CRC Handbook" for veiledning når det gjelder bestemmelse av oppløselighet og konesjonsparametere for en hvilken som helst gitt polymersammensetning ved gruppebidragsfremgangsmåten.

Ved å benytte den eksperimetelle fremgangsmåten ble Hansen's kohesjonsparametere (Sp, Sn, S^), for en polymer innbefat-tende lett kryssbundet 98$ HEMA og 2% MAA (metakrylsyre) bestemt til å være 16,2, 15,3, 16,6. Det omfanget hvori polymeren svellet i 26 oppløsningsmidler med kjente kohesjonsparametre ble bestemt, og senteret for oppløselig-hetsområdet som angir oppløselighetsparameteren for polymeren ble bestemt på basis av en sfærisk kontur oppnådd ved hjelp av datamaskinoppløsning. En mindre presis og vanskeligere bestemmelse av senteret for oppløselighets-området kan også utføres visuelt ved hjelp av en tredimensjo-nal datamodell.

En to-dlmensjonal grafisk fremstilling av oppløseligheten av HEMA/MAA-polymeren ifølge kohesjonsparametrene Sp og Sn for oppløsningsmiddelet er gjengitt i figur II. Siden S^-parameteren for oppløsningsmldlene ikke varierte betydelig, gir senteret av sirkelen i figur II en god tilnærmelse til senteret av den sfæriske konturen som genereres ved hjelp av tre-dimensjonale data. Oppløsningsmldlene svarende til de nummererte datapunktene i figur II er Identifisert i tabell

II.

Hansen's kohesjonsparametrene for PHEMA og andre hydrofile polymersammensetnlnger ble funnet å være som følger:

Parametrene for PVP ble beregnet fra svelledata rapportert i "The Universality of the Solubility Parameter", I. og E.C. Product Research and Development, C. M. Hansen, bind 8, side 1-6 (1969). Dataene for PHEA ble beregnet ved gruppebidragsfremgangsmåten ved anvendelse av gruppeverdiene gitt på side 85-87 i "CRC Handbook". Dataene for PHEMA ble også beregnet ved gruppebidragsfremgangsmåten for sammenligning med resultatene oppnådd eksperimentelt ved fremgangsmåten med svelling av oppløsningsmiddelet som beskrevet ovenfor. Beregnede verdier betraktes som en tilnærmelse til de mer nøyaktige verdiene bestemt eksperimentelt.

Sp, Sn koordinatene for polymersammensetningene ovenfor er innbefattet i figur II for å Illustrere plasseringen av hver polymer relativt til PHEMA som er bestemt eksperimentelt. Sammensetninger som Innbefatter en kopolymer av HEMA med én eller flere andre monomerer vil ha en konesjonsparameter som er lik det veiede gjennomsnittet av de individuelle kohesjonsparametrene for de polymere komponentene. I tilfellet med en HEMA/HEA kopolymer er parametrene Sp og S^ for de indidviduelle polymerene relativt nær hverandre som vist i figur II, og fortynningsmidler som er akseptable for PHEMA ventes å være akseptable for PHEA og for kopolymerer av HEMA/HEA i alle forhold. I tilfellet med kopolymerer av HEMA og N-vinylpyrrolidon tyder imidlertid den høyere Sn-verdien for PVP på at fortynningsmidlene som har tilsvarende høyere Sn-verdier vil være foretrukket for kopolymerer som inneholder mer enn 2056 N-vinylpyrrolidon.

Figur I er en grafisk fremstilling av resultatene som er oppnådd ved fremstilling av hydrogelkontaktlinser ved polymerisasjonen av den; tidligere nevnte 98/2 HEMA/MAA monomersammensetningen med et antall fortynningsmidler som har et område av kohes:j:onsparametre. Monomer/f ortynnings-middelblandingene ble støpt til linser ved å benytte de generelle fremgangsmåtene og formene beskrevet i G.B. 2.097.805. Siden polymersammensetningen ble bestemt å hydrere til ca. 58% vann ble støpeoppløsningene fremstilt med 60 volum-56 fortynningsmiddel. Når oppløsningsmiddelet ble utvekslet med vann forekom det følgelig bare en svak krympning i de fysiske dimensjonenen av den støpte linsen.

Polymerisasjonsblandingen som innbefattet monomerene, 0,456 etylenglykoldimetakrylat-kryssbindingsmiddel, fortynningsmiddelet og en liten mengde fotolnitiator ble plassert i en konkav linseform, og et konvekst lokk ble lagt på plass for å definere et formhulrom i form av en linse fylt med polymerisasjonsblandingen. Formene var fremstilt av klar polystyren, og polymerisasjonen ble' initiert ved å eksponere den sammensatte formen mot UV lys i et tidsrom på 10 minutter.

Etter at polymerisasjonen var avsluttet ble formene neddykket i varmt vann og fikk gjennombløtes i ca. 20 minutter, etter denne tiden hadde tilstrekkelig vann trengt inn i formen og den polymere gelen til å tillate at lokkdelen av formen kunne fjernes og polymergelen separeres fra formhul-rommet. Linsen ble grundig vasket med 2 til 3 porsjoner avmineralisert vann som nødvendig for å fjerne fortynningsmiddelet, deretter neddykket I 0, 9% NaCl normal saltvanns-oppløsning i ca. 2 timer. Den endelige linsen ble visuelt bedømt vedrørende optisk klarhet og, dersom den ble funnet akseptabel, undersøkt vedrørende fysisk styrke.

I tabell III er det oppført 21 fortynningsmiddelsammen-setninger som ga optisk klare linser som hadde en akseptabel modulus (E) på 0,12 M Pa eller større. Kohesjonsparametrene Sp og Sn for fortynningsmidler som ikke er oppført i "CRC Handbook" ble bestemt ved å benytte gruppebidragsfremgangsmåten som beskrevet i "CRC Handbook". R-verdien for hvert fortynningsmiddel ble beregnet på basis av en polymer Sp og Sfo på henholdsvis 16,2 og 15,3 som bestemt eksperimentelt for PHEMA polymeren. Viskositeten for fortynningsmiddelet ved 30° C (113Q) ble bestemt på et "Brookfield Model LVF" viskosimeter Ifølge standard operasjonsprosedyren for instrumentet. Modulus for den resulterende linsen som gitt i tabell III ble bestemt på en mikrostrekkprøveapparatur mens prøven var neddykket i normal saltvannsoppløsning ved følgende fremgangsmåte. . En linseprøve 3 mm bred og en full diameter lang ble skåret fra hydrogellinsen med et to-bladet instrument. Prøven ble festet ved hjelp av cyanoakrylatklebemiddel til endene av to alumlniumtrekkebånd i en avstand på 10 mm fra hverandre.

Linseprøven og aluminiumtrekkebåndene ble neddykket i en normal saltvannsoppløsning (0,9$ NaCl buffret til pH 7,2) og fikk nå likevekt. Tykkelsen av linseprøven (t) ble ved hjelp av et optisk mikroskop målt til 1 pm. To punkter 1 til 2 mm fra hverandre ble avsatt på overflaten av linseprøven ved et punkt tilnærmet midt mellom endene av aluminiumbåndene.

Prøven med tilkoblede aluminiumbånd ble så plassert i mikrostrekkprøvingsapparaturen som tillot linseprøven å bli forlenget mens den var vertikalt opphengt og neddykket i saltvannsoppløsning. Prøven ble holdt stram ved 0 belastning og avstanden mellom merkene på linsestrimmelen ble målt og notert som null-lengden (Æq). Linseprøven ble deretter forlenget ca. 50$, og belastningen (m) og sluttlengden (&) mellom merkene på linsen ble målt etter 30 sekunder. Young's Modulus E ble deretter beregnet ved følgende ligning:

hvor t = tykkelsen av linseprøven

b = bredde av linseprøven

m = målt belastning ved 50% forlengelse

x =

I tabell IV er det oppført fortynningsmidler nummerert 22 til 36 som ikke ga hydrogell inser med akseptable optiske og/eller fysikalske egenskaper. Mange av linsene var klare, men hadde lav styrke som angitt ved en modulusverdi E på 0,10 eller mindre. Flere av de andre linsene var hvite eller opake, hvilket tyder på inkompatibilitet mellom fortynningsmiddelet og polymeren. I alle tilfellene ble fortynningsmidlene i tabell IV forkastet for bruk med HEMA/MAA kopolymeren i forsøket.

Fortynningsmidlene som er angitt i tabellene III og IV som estere av en syre eller et anhydrid med en polyol er ikke rene estere, men derimot et reaksjonsprodukt som inneholder esteren sammen med et overskudd av reaktantene. Vektforholdet mellom de individuelle reaktantene som anvendes ved forest-ringsreaksjonen er angitt i parenteser som følger etter angivelsen av esteren. Foretrukne sammensetninger i denne klassen av fortynningsmidler innbefatter reaksjonsproduktet en di- eller trikarboksylsyre eller et anhydrid med en C3 til C4 alkandiol eller -triol, og blandinger derav med glyserol-trietylenglykol, propylenglykol og heksan-1,2,6-trlol.

Som en separat klasse av nyttige fortynningsmidler finnes de sammensetningene som innbefatter blandinger av glyserol med en polyhydroksyl-forbindelse som inneholder minst to hydroksygrupper og har en Hansen's kohesjonsparameter Sn mindre enn 25, hvorved Hansen's kohesjonsparametrene Sp, S^ for blandingen faller innenfor området A i figur I. Eksempler på slike fortynningsmidler er blandinger av glyserol med heksan-1,2,6-triol, propylenglykol, trietylenglykol, eller glyserol monoacetat, og blandinger derav.

Dataene fra tabell III og IV fremstilt grafisk i figur I definerer et areal A av generelt akseptable fortynningsmidler for støping av optisk klare hydrogelgjenstander som har gode mekaniske egenskaper. Dette området sees å være en funksjon av fortynningsmiddelviskositeten og R-verdien som i sin tur er en funksjon av Hansen's kohesjonsparametrene (Sp, Stø) for fortynningsmiddelet relativt til verdiene for den polymere komponenten i hydrogelen.

Et datapunkt svarende til fortynningsmiddel nr. 22 i tabell IV sees å være et uakseptabelt fortynningsmiddel som i form av en trekant faller Innenfor areal A i figur I. Det skal bemerkes at dette fortynningsmiddelet ga en optisk klar linse, men ble forkastet på grunn av dårlige mekaniske egenskaper, dvs. en modulus på 0,09. Selv om det Ikke finnes noen sikker forklaring på dette avviket i resultatene er det mulig at en ukjent forurensning i melkesyren var ansvarlig.

Området A sees å ligge grovt innenfor området hvor R-verdien er 0 til 16 og viskositeten er 100 til 500.000 m Pa sekunder. Et spesielt foretrukket område innenfor A innbefatter en R-verdi på fra 5 til 14, og viskositet på fra 1000 til 100.000.

Selv om dataene i tabellene III og IV ble generert med en PHEMA polymer, eller nærmere bestemt med 98/2 HEMA/MAA polymeren beskrevet ovenfor, kan forsøksfremgangsmåten anvendes på et antall hydrofile polymersammensetninger. Følgelig kan f.eks. polymerer som innbefatter HEMA, HEA, N-vinylpyrrolidon, eller andre hydrofile monomerer alene eller kopolymerisert med én eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer som er kjent for å være nyttige ved fremstillingen av formgitte hydrogelgjenstander, som f.eks. myke kontaktlinser, polymeriseres i nærvær av et fortynningsmiddel som beskrevet ovenfor. Mengden av fortynningsmiddel blandet med monomerene før polymerisasjonen velges på basis av det endelige likevektsinnholdet av vann i hydrogelen, og følgelig avhengig av om ekspansjon eller krympning av den formgitte gellinsen ønskes under utveksling av fortynningsmiddelet med vann. Eksempler på polymerisa-sjonsblandlnger innbefatter:

A. 10 til 60 volum-56 av monomerer som innbefatter 90 til 99,856 hydroksyetylmetakrylat og 0,2 til 10$ metakrylsyre, og 40 til 90 volum-56 fortynningsmiddel, hvilket resulterer i en hydrogel som har et vanninnhold på 40 til 9056; B. 30 til 60 volum-56 av monomerer som innbefatter 10 til 80% hydroksyetylmetakrylat og 20 til 90% N-vinylpyrrolidon, og 40 til 90 volum-56 fortynningsmiddel, hvilket resulterer i en hydrogel som har et vanninnhold på 40 til 7056; C. 10 til volum-56 av monomerer som innbefatter 90 til 95% hydroksyetylakrylat og 5 til 2056 vinylacetat, og 60 til 90 volum-56 fortynningsmiddel, hvilket resulterer i en hydrogel som har et vanninnhold på 60 til 9556.

Foreliggende oppfinnelse bygger på ønsket om å støpe formgitte hydrogelartikler fra alle hydrofile polymersammensetninger, og tilveiebringe en fremgangsmåte hvorved fortynningsmidlene som mest sannsynlig vil gi akseptable produkter med slike poilymersammensetninger lett kan identifiseres og karakteriseres, derved unngås de tid-krevende, prøve- og feilefremgangsmåtene som hittil har vært benyttet.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av formgitte hydrogelgjenstander, fortrinnsvis en myk kontaktlinse, ved forming av en polymerblanding som innbefatter en større mengde av idet minste en hydroksyakrylatmonomer og en mindre mengde av en eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer, som er kopolymerserbar med denne, et kryssbindingsmiddel og fra 20 til 95 volum-56 av et inert, vann-utvekselbart fortynningsmiddel, polymerisering av blandingen i det vesentlige til den ønskede konfigurasjonen for den formgitte hydrogelgjenstanden, slik at man oppnår en formgitt gel av en hydrofil polymer og fortynningsmiddelet, og deretter erstattes fortynningsmiddelet med vann, slik at man oppnår den formgitte hydrogelgjenstanden, karakterisert ved at man som fortynningsmiddel anvender en organisk forbindelse eller en blanding av forbindelser som har en viskositet og R-verdi som faller innenfor området A i figur I, hvor viskositeten er fra 100 til 500.000 M Pa sekunder ved 30° C, og hvor R-verdien er fra 0 til 16, bestemt ved Hansen's konesjonsparametre for fortynningsmiddelet og polymeren ved følgende ligning hvor Spi, Sni henholdsvis er Hansen's polare- og hydrogen-bindingskohesjonsparametre for polymeren, og Spg, Sn2 er de tilsvarende parametrene for fortynningsmiddelet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at hydroksyakrylatmonomeren er valgt fra hydroksyetylmetakrylat, hydroksyetylakrylat, hydroksypropylmetakrylat, hydroksypropylakrylat og hydroksytrimetylenakrylat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at de andre kopolymeriserbare monomerene er valgt fra metylmetakrylat, metakrylsyre, akrylsyre, metoksytrietylenglykolmetakrylat, 2-etoksyetylmetakrylat, akrylamid, styren, N-vinylpyrrolidon og vlnylacetat.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den hydrofile polymeren innbefatter en hoveddel av en N-vinyllaktammonomer og en mindre del av én eller flere andre hydrofile eller hydrofobe monomerer som er kopolymeriserbare med denne, slik at man får en hydrofil polymer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert ved at N-vinyllaktammonomeren er N-vinylpyrrolidon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de andre monomerene som er kopolymeriserbare med N-vinyl-laktamen er valgt fra hydroksyakrylatmonomerer, metakrylsyre, akrylsyre, metylmetakrylat, styren og akrylamid.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at fortynningsmiddelet innbefatter ester-reaksjonsproduktet av en di- eller trikarboksylsyre eller et anhydrid med en C3 til C4 alkandiol eller -triol.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved at fortynningsmiddelet innbefatter et ester-reaksjonsprodukt av en syre eller et anhydrid og en polyol valgt fra rav-syre/glyserol, sitronsyre/propylenglykol, ftalsyréanhydrid/- glyserol, vlnsyre/propylenglykol, adipinsyre/glyserol, ftalsyreanhydrid/1,3-butandiol og blandinger derav med glyserol, trietylenglykol, propylenglykol og heksan-1,2,6-trloi.